柴油十六烷值对柴油机性能影响的研究

赵卫光

摘 要：本文对于柴油机的性能进行了分析，并且着重分析了柴油中所含的十六烷值对于柴油机性能的影响。通过多种参数综合实验分析，力求得出十六烷值对于柴油机性能的影响程度，通过设计一系列的实验，从一定角度论证了影响，并且对十六烷值对这些性能的影响进行了分析，为后续研究提供一定的参考。

关键词：十六烷值;柴油机;性能分析

柴油机十六烷值对柴油机性能的影响。通常把十六烷值作为柴油可燃性的评价指标，但十六烷值的变化还会导致柴油的蒸发性、粘度等许多特性发生变化，从而影响到柴油机的性能。根据试验结果，分析讨论了柴油十六烷值对柴油机性能的影响（采用普通单缸发动机）。

1.1十六烷值对柴油热值的影响

柴油的低热值是柴油的重要物理化学性能之一，对柴油机的耗油率影响很大。低热值（Hu）和十六烷值（CN）之间大致是线性关系，可以用以下形式表示：Hu=41208+27.19CN（kJ/kg）。以上所述低热值与十六烷值的关系是由于十六烷值高的柴油烷烃多，芳烃少，这种特点更加适合作为研究对象进行进一步的分析研究。烷的含氢量大于芳烃，含碳量小于芳烃。所以，十六烷值高的柴油的氢含量会相对更高。碳的低热值为34082 kJ/kg，氢的热值为碳的3.53倍，两者具有十分巨大的差距，因此柴油十六烷值与热值成反比，通过调节十六烷值，可以有效的调节柴油的热值，提升柴油的品质。

1.2十六烷值对热效率的影响

在十六烷值39～59范围内，热效率 n与十六烷值之间的關系可以基本用线性关系来形容。十六烷值为61以上时，其 n值比十六烷值为40时的值有进一步的提升，其提升趋势相对比较明显。

表明热效率随十六烷值的增加而增加的原因主要是十六烷值高的柴油，其中含有较多的烷烃和烯烃，而芳烃较少，烯烃的轻化链较长，而芳烃含有苯环，化学结构紧密。结果表明，前者化学性质较差，易氧化燃烧，后者则相反。十六烷值高的柴油，阻燃期短，燃烧速度快。有较高的放热率和较高的热效率，十分有利于提高燃料的利用率。

1.3十六烷值对燃油消耗量的影响

通过分析耗油率6与十六烷值 CN的关系，可以得出一些结论。当十六烷值在39-59之间，且其关系接近于线性。提高陶瓷柴油十六烷值，降低柴油机耗油率;十六烷值大于66时，其变化趋于平缓，不再像39-59区间内的提升趋势。实验表明，在相同喷油推进条件下，十六烷值为40的柴油为5，比十六烷值60的柴油提高约5%。b、 n和 Hu之间的关系为6～3.6x109（n， Hu）。Hu值越高，十六烷值越高。所以，十六烷值增大，燃料消耗率下降。

1.4十六烷值对排气温度的影响

柴油十六烷值对柴油机排气温度的影响较为复杂。柴油机的十六烷值越大，排气量越大，排气量越大，排烟温度越高，排烟温度越高。不管是满载和部分装载，还是在不同喷油提前角的满负荷下，均呈下降趋势。这是事实。当十六烷值较低时，燃料的阻燃期延长，引起点火时预混燃烧的燃料最多，扩散燃烧的燃料相对较少。前一种生成的可燃混合物比较均匀，是气相燃烧，所以燃烧比较完美（但延迟燃烧周期长，加工过程粗糙），后燃烧量减少，气体膨胀少。此外，在燃用十六烷值高的柴油时，由于嫩油含有较多的烷烃，氢和碳原子数高于 HC。由于氢比碳更易燃，加上阻燃期更短，着火时间更早，燃烧更完美，气体膨胀更充分，并降低排气温度。

1.5十六烷值对排气烟气的影响

通常认为煤烟是由于燃料和空气不均匀、不均匀燃烧而形成的，在高温下局部产生缺氧、裂解、脱氧、聚合等现象。柴油发动机燃料以非均质、非均质燃烧，且燃料中含碳量较高（按87%左右），所以柴油机在工作过程中不可避免地会产生油烟，但一定要把烟尘量降到最低。

柴油机尾气中十六烷值与烟度的关系较为复杂，影响程度不一，甚至相反。比如：

低十六烷值的柴油，燃料不易着火，阻燃期长。因而，在阻燃过程中喷入气缸的燃油量较大，甚至可能在点火前结束，造成预混燃烧。油含量过高时扩散燃烧量很小。前一种是均匀均匀的混合物，易于完全燃烧，减少烟尘。但是滞流期的预混燃料量大，一旦着火，就会猛烈燃烧，导致升压率太高，燃烧和散热率都很大，会造成最大燃烧压力和燃烧回转温度过高，在酸膨胀燃烧时，局部缺氧燃料发生裂化脱氢，导致排烟量增加柴油中的十六烷值越低，芳烃含量越高，氢与碳原子的比值越小;这样不但会降低热值，而且会因过高的碳而增加烟尘浓度随着湾十六烷值的增加，燃料更容易着火，阻燃期也缩短。如喷油提前角、喷油率与十六烷值和阻燃期相适应，只要过量空气系数足够大，所产生的烟量并不一定很大，在随后的燃烧中一部分会被烧掉。

另外，由于十六烷值高的柴油含芳烃较少，且氢原子数大于 H/C，氢比碳更容易燃烧，不会产生烟尘，因此有利于降低排气烟。当然，如果十六烷值太高，也可能造成大量燃料在着火后继续喷入燃烧室，造成严重的两相（即气体和液体燃料同时存在火焰中）燃烧，其相态和多相燃烧更明显，使燃料分子发生高温局部缺氧裂解，导致烟气增多。总之，使用不同十六烷值的柴油时，排气量的大小取决于各因素的相互作用。实验结果表明，在满负荷和偏负荷情况下，烟密度与十六烷值变化之间的关系具有一定的分散性;十六烷值越低，离散度越大，随着十六烷值的增大，离散度趋于减小。

一个观点是，十六烷值越高，柴油机排出的烟就越多。其主要原因是高十六烷值柴油阻燃期短，造成后续喷油和多相多相喷油。双相燃烧可提高卡马林的产量。但是作者认为，以上原因只是十六烷值对烟雾影响的一个方面。实际上，烟的增加是多种因素的综合作用，十六烷值上升。大使对增加烟尘的看法只能在一定条件下成立。在较低的十六烷值值下，阻燃期对烟气的影响不可忽略。

2结论

柴油机的十六烷值对柴油机性能的综合影响是显而易见的。柴油机十六烷值越高，低热值越高，近似成线性关系;而湾柴油的十六烷值越高，柴油机的指示油消耗率越低。当十六烷值为40-66时，两者大致成反比的线性关系，表明热效率与前十位烷烃值成正比; 柴油十六烷值对排气量的影响也比较复杂，无法用实验数据给出有效的证明，来说明十六烷值对于柴油机排气量的影响。十六烷值越高，烟度越大的协商规则。较低的十六烷值对烟度影响分散。数值越大，十六烷值越高，对烟雾的影响浓度越大。

参考文献：

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